价层电子对互斥理论预测分子空间构型步骤
时间:2020-01-02 08:39 来源:未知 作者:刘丽颖 点击:次 所属专题: 分子立体结构判断 价层电子对互斥理论
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一个分子的中心原子究竟采取哪种类型的轨道杂化,直接可以预测整个分子的空间构型。 杂化轨道理论成功地解释了部分共价分子杂化与空间构型关系,但是,仅用杂化轨道理论预测有时是难以确定的。
1940年美国的Sidgwick NV等人相继提出了价层电子对互斥理论(valence shell electron pair repulsion theory),简 称VSEPR法,该法适用于主族元素间形成的ABn型分子或离子。
该理论认为,一个共价分子或离子中,中心原子A周围所配置的原子B(配位原子)的几何构型,主要决定于中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥作用。这些电子对在中心原子周围按尽可能互相远离的位置排布,以使彼此间的排斥能最小。
所谓价层电子对,指的是形成σ键的电子对和孤对电子。孤对电子的存在,增加了电子对间的排斥力,影响了分子中的键角,会改变分子构型的基本类型。根据此理论,只要知道分子或离子中的中心原子上的价层电子对数,就能比较容易而准确地判断 ABn 型共价分子或离子的空间构型。
价层电子对理论预测分子空间构型步骤为:
1.确定中心原子中价层电子对数
中心原子的价层电子数和配体所提供的共用电子数的总和除以2, 即为中心原子的价层电子对数。
规定:
(1)作为配体,卤素原子和H 原子提供1个电子,氧族元素的原子不提供电子;
(2)作为中心原子,卤素原子按提供7个电子计算,氧族元素的原子按提供6个电子计算;
(3)对于复杂离子,在计算价层电子对数时,还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数;
(4)计算电子对数时,若剩余1个电子,亦当作 1对电子处理。
(5) 双键、叁键等多重键作为1对电子看待。
2.判断分子的空间构型
根据中心原子的价层电子对数,从表中找出相应的价层电子对构型后,再根据价层电子对中的孤对电子数,确定电子对的排布方式和分子的空间构型。
电子对数和空间构型
电子对数 | 电子对空间排布 | 孤电子对数 | 分子类型 | 分子形状(分子空间构型) | 实例 |
2 | 直线 | 0 | AB2 | 直线 | BeCl2 |
3 | 平面三角形 | 0 | AB3 | 平面三角形 | BF3 |
1 | . . :AB2 | V型 | SnCl2 | ||
4 | 正四面体 | 0 | AB4 | 正四面体 | CH4 |
1 | :AB3 | 三角锥 | NH3 | ||
2 | . . :AB2 | V型 | H2O | ||
5 | 三角双锥 | 0 | AB5 | 三角双锥 | PCl5 |
1 | : AB4 | 变形四面体 | TeCl4 | ||
2 | . . :AB3 | T型 | ClF3 | ||
3 | . . : AB2 . . | 直线 | I3- | ||
6 | 正八面体 | 0 | AB6 | 正八面体 | SF6 |
1 | :AB5 | 四方锥 | IF5 | ||
2 | . . :AB4 | 平面正方形 | ICl4 |
实例分析: 试判断PCl5离子的空间构型。
解:P离子的正电荷数为5,中心原子P有5个价电子,Cl原子各提供1个电子,所以P原子的价层电子对数为(5+5)/2 = 5,其排布方式为三角双锥。因价层电子对中无孤对电子,所以PCl5为三角双锥构型。
实例分析:试判断H2O分子的空间构型。
解 :O是H2O分子的中心原子,它有 6个价电子,与O化合的2个H原子各提供1个电子,所以O原子价层电子对数为(6+2)/2 = 4,其排布方式为 四面体,因价层电子对中有2对孤对电子,所以H2O分子的空间构型为V形。
实例分析:判断HCHO分子和HCN分子的空间构型
解:分子中有1个C=O双键,看作1对成键电子,2个C-H单键为2对成键电子,C原子的价层电子对数为3,且无孤对电子,所以HCHO分子的空间构型为平面三角形。
HCN分子的结构式为H—C≡N∶,含有1个C≡N叁键,看作1对成键电子,1个CH单键为1对成键电子,故C原子的价层电子对数为2,且无孤对电子,所以HCN分子的空间构型为直线。
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